Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В настоящее время большое внимание обращается на ускорение научно-технического прогресса во всех отраслях промышленности, которое обеспечивается внедрением ресурсосберегающих технологий, интенсификацией и повышением эффективности производства.
В судостроительной и судоремонтной отраслях промышленности ежегодно выполняются работы на тысячах судов различного назначения. Большинство этих судов оснащены главными дизельными установками (ГДУ). На заключительном наиболее важном и ответственном этапе постройки или ремонта судна производятся реіулировочно-наладочньїе работы и испытания ГДУ, продолжительность которых достигает 10% от общего цикла постройки или ремонта судна.
Одним из главных резервов сбережения трудовых и материальных ресурсов, повышения производительности труда на этапе сдаточных испытаний судна является сокращение продолжительности испытаний ГДУ на режимах спецификационных нагрузок на основе использования имитационных методов испытаний ГДУ в ходовых режимах на швартовах (без хода судна). Однако, в этом случае на членов приемо-сдаточной комиссии и Морского Регистра Судоходства Российской Федерации возлагается большая ответственность, так как они должны быть абсолютно уверены в достоверности имитационных испытаний ГДУ ( без выхода судна на ходовые испытания в сопровождении обеспечивающего буксира-спасателя в специально отведенный, удаленный от морских портов и свободный от других судов район моря ), по результатам которых судовладелец принимает судно в эксплуатацию, а Морской Регистр Судоходства РФ выдает судовладельцу соответствующие эксплуатационные документы на судно до следующего планового освидетельствования через 5 лет.
В диссертационной работе рассмотрены ГДУ с винтами регулируемого шага (ВРШ), получившие широкое распространение на современных морских судах (рыболовных траулерах, танкерах, буксирах, сухогрузах и других ).
Современный уровень развития судостроительной и судоремонтной отраслей промышленности требует разработки методологические основ имитационных испытаний ГДУ судов с ВРШ, обеспечивающих необходимую достоверность и безопасность их проведения , в том числе в условиях мелковод ных акваторий судостроительных и судоремонтных предприятий (судоверфей ) со сложным гидрологическим режимом и ограниченными размерами.
Актуальной для флота, судостроительной и судоремонтной отраслей промышленности является первостепенной важности задача достоверного определения эффективной мощности главных судовых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), так как правильное задание эффективной мощности о" ределяет качество регулировочно-наладочных работ на главных судовых ДВС, от которых зависят эксплуатационная надежность и экономические по-
казатели работы всех двигателей. При этом достоверность определения эффективной мощности главных ДВС судов с ВРШ известными методами по штатным средствам измерений теплотехнических параметров часто не удовлетворяет требованиям действующей нормативно-технической документации. Вследствие этого на судоверфях в процессе приемо-сдаточных испытаний ГДУ судов с ВРШ нередко возникали спорные ситуации, когда представители судовладельца полагали, что главные судовые ДВС не развивают спе-цификационной мощности, а представители промышленности наоборот утверждали, что двигатели работают с перегрузкой. Такие спорные ситуации разрешались только в процессе ходовых испытаний судна на мерной миле.
На работу главных судовых ДВС влияет множество факторов, из которых трудно выделить самые главные и нельзя пренебрегать остальными. Классическая схема тачных наук — детерминистская — оказывается здесь мало пригодной. В диссертационной работе решить важнейшую задачу разработки универсального достоверного метода определения эффективной мощности главных судовых ДВС позволили математические методы теории вероятностей и математической статистики.
В диссертационной работе исследована актуальная задача определения влияния внешних гидрологических условий на акватории судоверфи на изменение швартовных режимов работы ВРШ и кинематически связанного с ним главного двигателя (ГД) судна, так как это влияние необходимо учитывать отдельно от общего числа случайных факторов, влияющих на работу главных судовых ДВС.
Отсутствие метода определения влияния совокупного комплекса течений на акватории судоверфи на швартовные режимы работы ВРШ не позволяет обоснованно изменять режимы его работы, чтобы обеспечить стабильную загрузку ГД на каждом из основных режимов испытаний ГДУ судна.
Отсутствие достоверного метода расчета потока, отбрасываемого ВРШ, работающим на швартовном режиме в качестве универсального нагрузочного устройства ГД, приводит к неправильной оценке его действия на ограничивающие поверхности акватории судоверфи и влияния вызванных этим лото-ком обратных течений на швартовные режимы работы ВРШ и кинематически связанного с ним ГД судна.
Таким образом, можно констатировать наличие проблемы, заключающейся в необходимости научного обоснования методологических основ и промышленной реализации имитационных испытаний ГДУ судов с ВРШ.
Диссертация является научным обоснованием исследований и практических результатов, полученных автором в процессе решения актуальной народно-хозяйственной задачи в 1977-1998 годах.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является научное обоснование методологических основ имитационных испытаний главных дизельных установок судов с винтами регулируемого шага, обеспечивающих необходимую для практических целей достоверность испытаний в условиях мелководных акваторий верфеїі
со сложным гидрологическим режимом и ограниченными размерами, и их промышленную реализацию.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ РАБОТЫ являются:
Вероятностные принципы подхода к решению задач, учитывающих влияние множества случайных факторов на средние значения величин выходных параметров математической модели объекта исследований в зависимости от задающего параметра, разработанные Е. С. Вентцель и примененные автором к главным судовым ДВС;
представления о работе судового гребного винта, разработанные А. М. Васиным и И. Я. Миниовичем и примененные автором к судовым гребным винтам, работающим на швартовном режиме в качестве нагрузочного устройства ГД судов;
представления о затопленной осесимметричной струе, разработанные Л. Г. Лойцянским и примененные автором к потоку, отбрасываемому судовым гребным винтом, работающим на швартовном режиме в качестве нагрузочного устройства ГД судов.
НАУЧНУЮ НОВИЗНУ РАБОТЫ представляют результаты теоретических и экспериментальных исследований, которые ВЫНОСЯТСЯ НА ЗАЩИТУ:
опытных распределений значений основных теплотехнических параметров групповых выборок главных судовых ДВС судов с ВРШ;
влияния вариаций опытных распределений значений основных теплотехнических параметров главных ДВС, определяемых штатными средствами измерений, и угла поворота лопастей ВРШ на достоверность задания нагруз ки ГД судов;
влияния гидрологического режима на акватории судоверфи на изменение швартовных режимов работы ВРШ, используемого в качестве нагрузочного устройства ГД, и кинематически связанного с ним ГД судна;
влияния потока, отбрасываемого ВРШ, работающим на швартовном режиме в качестве нагрузочного устройства ГД, на ограничивающие поверхности акватории судоверфи и вызванных этим потоком обратных течений на швартовные режимы работы ВРШ и кинематически связанного с ним ГД судна;
и разработанные на основании этих исследований методы:
определения эффективной мощности главных судовых ДВС вероятностно-статистическим методом, который признан изобретением;
определения влияния гидрологического режима на акватории предприятия на швартовные режимы испытаний ГДУ судов с ВРШ;
определения влияния потока, отбрасываемого ВРШ, работающим на швартовном в качестве нагрузочного устройства ГД, на ограничивающие поверхности акватории судоверфи.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Осуществлено научное обоснование методологических основ имитационных испытаний ГДУ судов с
ВРШ в условиях мелководных акваторий судоверфей со сложным гидрологическим режимом и ограниченными размерами.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Внедрены в производство:
совокупный комплекс новых методов, обеспечивающий достоверность и безопасность проведения имитационных испытаний ГДУ судов с ВРШ;
способ определения нагрузки ДВС (Авторское свидетельство 1809350 СССР);
и разработанные на их основании типовые программы и методики имитационных испытаний ГДУ шестнадцати проектов судов с ВРШ, охватывающие около 80% российских судов, оснащенных ГДУ с ВРШ.
Экономический эффект от внедрения разработок по теме диссертации в народное хозяйство за период с 1990 по настоящее время в ценах 1991 года составил 13 миллионов 992 тысячи рублей. Сэкономлено 2710 т дизельного топлива и 132 т дизельного масла.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА определяется проведением научного обоснования методологических основ имитационных испытаний ГДУ судов с ВРШ, в том числе постановкой задачи исследования, подготовкой и прове-. дением натурных экспериментальных исследований представительной группы ГДУ, в которую входит около 350 судов с ВРШ, обработкой, анализом и обобщением опытных данных различных исследований в рассматриваемой области научных знаний, разработкой совокупного комплекса методов, обеспечивающих достоверность и безопасность проведения имитационных испытаний ГДУ судов с ВРШ, и способа определения нагрузки ДВС, признанного изобретением, а также типовых программ и методик имитационных испытаний ГДУ шестнадцати проектов судов с ВРШ, которые внедрены в промышленное производство.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы докладывались поэтапно на 13-й международной конференции по портовой и морской технологии в арктических условиях РОАС 95 (г. Мурманск, 15-18 августа 1995 г.), на 6-ой всесоюзной научно-технической конференции по судоремонту "Проблемы совершенствования судоремонта и повышения ремонтопригодности судов" (г.Ленинград, 1985 г.), на 7-ой всесоюзной научно-технической конференции по судоремонту "Научно-технический прогресс в судоремонте в новых условиях хозяйствования" (г. Ленинград, 1991 г.), на десяти ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГТУ (г. Мурманск, 1990-1999 гг.).
ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 28 статьях, 10 тезисах докладов на научно-технических конференциях, 16 отчетах о НИР и ОКР, на которые составлены информационные карты, включенные в государственный банк данных. Получено авторское удостоверение на изобретение.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы (323 страниц основного текста, в том числе 53 рисунков и 36 таблиц) и 12 приложений (31 страницы дополнительного текста). В список литературы включено 249 работ на русском языке и 24 работы на иностранных языках. Приложения содержат материалы по внедрению результатов исследований по теме диссертационной работы в народном хозяйстве.
